PDF de programación - Comparativa de IEEE 802.11 e IEEE 802.16: capas física y de enlace

Doctorado en Ingeniería Telemática: 

Universidad de Vigo 

Redes Inalámbricas de Acceso 

Comparativa de IEEE 802.11 e IEEE 

 capas física y de enlace 

802.16:

Junio de 2009 
 
[email protected] 
[email protected] 

 
 
Francisco Milagro Lardiés 
Alberto Los Santos Aransay 

 

Tabla de Contenidos 

 1  Redes Inalámbricas de Acceso: Comparativa de IEEE 802.11 e IEEE 802.16 
1. Introducción.....................................................................................................................................3
2. 
Introducción a las tecnologías IEEE 802.11 y 802.16....................................................4
2.1 IEEE 802.11 (WLAN).............................................................................................................4 
2.2 IEEE 802.16 (WiMAX)........................................................................................................10
3. 
Comparativa de las tecnologías.............................................................................................14
3.1. Ancho de banda...................................................................................................................15
3.2. Sensibilidad frente a interferencias............................................................................17
3.3. Competencia por el canal................................................................................................21
3.4. Calidad de servicio (QoS)................................................................................................24
4. Evolución futura de las tecnologías.....................................................................................29
5. Conclusión......................................................................................................................................32
R 
eferencias..........................................................................................................................................33 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 





Índice de figuras  

 2  Redes Inalámbricas de Acceso: Comparativa de IEEE 802.11 e IEEE 802.16 
Figura 1: Comparación de las tecnologías inalámbricas actuales..................................3
Figura 2: Capas del modelo OSI definidas por el estándar IEEE 802.11.....................4
Figura 3: Inter Frame Spacing.......................................................................................................6
Figura 4: Problema con nodos ocultos.......................................................................................7
Figura 5: Mecanismo RTS/CTS......................................................................................................7
Figura 6: Mecanismo PCF................................................................................................................8
.....10
Figura 7: Capas del modelo OSI definidas por el estándar IEEE 802.16.............
Figura 8: Estructura OFDMA en WiMAX, las subportadoras del mismo color 
representan un subcanal..............................................................................................................11
Figura 9: Escenario de comunicación con multi‐camino [13]......................................17
Figura 10: Canales de comunicación en WiFi......................................................................18
Figura 11: Bandas de frecuencia...............................................................................................19
Figura 12: Mecanismo de calidad de servicio de 802.11 EDCF basado en colas..24
Figura 13: Mecanismo de calidad de servicio UGS [19]..................................................26
Figura 14: Mecanismo de calidad de servicio rtPS............................................................26
Figura 15: Mecanismo de calidad de servicio nrtPS.........................................................27
Figura 16: Mecanismo de calidad de servicio BE...............................................................27
Figura 17: Arquitectura CVIS......................................................................................................30
F  
igura 18: Escenario WiFi y WiMAX [23]..............................................................................32
Tabla 1: Extensiones de la familia 802.11................................................................................9
Tabla 2: Distintas extensiones del estándar 802.16.........................................................12
Tabla 3: Comparación Wimax y WiFi......................................................................................14
Tabla 4: Interfaz radio WiFi.........................................................................................................15
Tabla 5: Características radio de los estándares 802.16.................................................16

Índice de tablas 



 3  Redes Inalámbricas de Acceso: Comparativa de IEEE 802.11 e IEEE 802.16 
1. Introducción 

Las  tecnologías  de  comunicaciones  evolucionan  día  a  día  vertiginosamente, 
principalmente  debido  a  las  crecientes  necesidades  demandadas  por  parte  de  los 
usuarios  y  servicios.   Así,  nuevos  estándares  surgen  y  otros  son  mejorados,  para 
cubrir  nuevos  escenarios:  comunicaciones  en  movimiento,  mayores  distancias, 
mayores tasas de transferencia, etc. 

A  priori,  dentro  del  espectro  de  tecnologías  actuales,  Bluetooth  y  WiFi  están 
diseñadas  para  soportar  redes  personales  y  locales,  mientras  que  las  tecnologías 
celulares  junto  con  WiMAX  pretenden  cubrir  áreas  metropolitanas  de  mayor 
extensión. La competencia entre los distintos fabricantes de equipos y proveedores 
de  servicios  hace  que  se  ideen  nuevas  soluciones  para  cubrir  los  requisitos  antes 
citados y lograr mayor cuota mercado.  

 

Figura 1: Comparación de las tecnologías inalámbricas actuales 

En el presente documento trataremos la comparativa de las capas más bajas de los 
estándares  IEEE  802.11  (WiFi)  e  IEEE  802.16  (WiMAX).  Aunque  parecen  estar 
orientados  a  cubrir  distintos  escenarios,  veremos  cómo 
tienen  muchas 
características en común, y cómo sus evoluciones tienen las mismas tendencias. 

Después de esta introducción, se encuentra una descripción de ambas tecnologías, 
tratando sus principales características y sub‐estándares. En el capítulo 3, se detalla 
la comparativa de las mismas, disponiendo de cuatro secciones, para tratar el ancho 
de banda, sensibilidad frente a interferencias, competencia por el canal y calidad de 
servicio  respectivamente  en  cada  una.  En  el  capítulo  4,  se  ofrece  la  evolución  de 
ambas tecnologías, y además la visión de la futura 4G y las redes todo IP, indicando 
las  ideas  que  fundamentan  la  homogeneización  de  tecnologías  y  búsqueda  de  la 
onectividad global. Por último, en el capítulo 5 se presenta la conclusión. 

c 

 4  Redes Inalámbricas de Acceso: Comparativa de IEEE 802.11 e IEEE 802.16 

2. Introducción a las tecnologías IEEE 802.11 y 802.16  

2.1 IEEE 802.11 (WLAN) 

También conocida como WLAN (Wireless Area Network) [1], este estándar nació en 
1997  con  el  objetivo  de  proporcionar  acceso  inalámbrico  a  la  redes  de  área  local 
(LAN). Al igual que el resto de los estándares IEEE 802, el estándar se centra en los 
dos niveles inferiores del modelo OSI: capa física y capa de enlace de datos, como 
muestra la Figura 2.  

Figura 2: Capas del modelo OSI definidas por el estándar IEEE 802.11 

 

En 802.11, la capa física se divide en dos subcapas: PMD y PLCP. La  subcapa PMD 
(Physical  Medium  Dependant)  se  ocupa  de  la  modulación  y  de  la  aplicación  de 
técnicas de espectro ensanchado de la señal. De las técnicas de espectro ensanchado 
disponibles se eligió la secuencia directa (DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum) en 
lugar de saltos de frecuencia (FHSS, Frecuency Hopping Spread Spectum) ya que esta 
última  no  cumplía 
la  comisión  federal  de 
comunicaciones FCC (Federal Communications Comision). La subcapa PLCP (Physical 
Layer Convergent Procedure) se encarga de acondicionar las tramas que provienen 
de la capa MAC para su envío a través del medio radio, añadiéndoles un preámbulo y 
una cabecera. 

las  regulaciones 

impuestas  por 

El  primer  estándar  de  esta  familia  fue  IEEE  802.11  legacy,  donde  se  especificaban 
dos  velocidades  de  transmisión  teóricas  de  1  y  2  Mbit/s  empleando  como  medio 
físico  la  transmisión  de  señales  infrarrojas.  En  esta  primera  versión  se  especificó 
también el protocolo CSMA/CA (Carrier Sense, Multiple Access, Collision Avoidance), 
que especificaba el control de acceso al medio mediante la detección de portadoras 
para evitar colisiones. Esta versión del estándar no se llegó a implementar, ya que 
poco después aparecieron dos nuevas versiones: 802.11a y 802.11b. 

En 802.11a se propuso emplear la banda de 5 GHz empleando 52 subportadoras con 
una  modulación  OFDM  (Orthogonal  Frequency  Division  Modulation)  obteniéndose 
velocidades de hasta 54 Mbit/s (alrededor de 24 Mbit/s netos).  

 5  Redes Inalámbricas de Acceso: Comparativa de IEEE 802.11 e IEEE 802.16 

Por el contrario, en 802.11b [3] se propuso el empleo de la banda libre de 2.4 GHz 
con modulaciones DPSK (Differential Phase Shift Keying) y BPSK (Binary Phase Shift 
Keying)  para las tasas de transmisión más bajas (1 y 2 Mbit/s) y QPSK (Quadrature 
Phase  Shift  Keying)  combinada  con  la  técnica  de  codificación  CCK  (Complementary 
Code Keying) para tasas de transmisión más elevadas (5.5 y 11 Mbit/s). 

Ambas versiones del estándar emplean CSMA/CA para el control de acceso al medio. 
Aunque 802.11a operara en la banda de 5GHz, reduciendo la interferencia causada 
por  otras  tecnologías  que  trabajan  en  la  banda  de  los  2.4GHz,  como  es  el  caso  de 
Bluetooth,  una  frecuencia  portadora  tan